第六章 濕空氣

第六章混合氣體和濕空氣§6-1混合氣體的性質§6-2濕空氣的性質§6-3濕空氣的焓濕圖§6-4濕空氣的基本熱力過程全水系統(tǒng)濕空氣的概念

大氣由一定量的干空氣和一定量的水蒸氣混合而成，我們稱其為濕空氣。

注意

空氣環(huán)境內的空氣成分和人們平時說的“空氣”，實際是干空氣加水蒸氣，即濕空氣。濕空氣的組成濕空氣=干空氣+水蒸氣干空氣：CO2,O2,N2,微量氣體，雜質等，空調中視為一個整體；水蒸氣：含量很少，但影響很大，故含量的變化對濕空氣狀態(tài)變化的影響是研究的重點。所以需要知道混合氣體因組分比例的變化而對其性質的影響.§6-1混合氣體的性質一、混合氣體由多種互不發(fā)生化學反應的理想氣體組成的混合氣體，同樣具有理想氣體的性質，滿足理想氣體狀態(tài)方程。P2、V、TP1、V、TP、V、TP、V1、TP、V2、T二、理想氣體的基本定律（1）分壓力定律分壓力：各組元氣體單獨占有混合氣體體積V，并處于相同溫度T時具有的壓力，用pi表示。分壓力定律：混合氣體的總壓力等于各組元氣體的分壓力之和。即證明：對于混合氣體pV=mRgT各組元氣體p1V=m1RgTp2V=m2RgT

……pkV=mkRgT將等式兩邊相加（p1+p2

…+pk）V=（m1+m2…+mk）RgT=mRgT=pV所以：p1+p2

…+pk=p（2）分體積定律分體積：各組分氣體處于與混合氣體相同溫度T和壓力p時單獨占有的體積。用Vi表示。分體積定律：理想混合氣體的總體積等于各組分的分體積之和。即

三、混合氣體的成分及其換算關系1、混合氣體的成分成分：組成氣體在混合氣體中所占的份額。表示方法：（1）質量分數(shù)：組元氣體的質量mi與混合氣體的總質量m的比。用gi表示。即則混合氣體各組元的質量分數(shù)之和等于1。2）體積分數(shù)：各組元的分體積Vi與混合氣體V的總體積的比。用ri表示。即則混合氣體各組分的體積分數(shù)之和等于1。3）摩爾分數(shù)：組元氣體的物質的量與混合氣體的物質的量的比。用xi表示。即

則混合氣體各組元的摩爾分數(shù)之和等于1。2、各成分間的關系：

ri、xi的換算關系對于某一組元pVi=niRT由狀態(tài)方程表達式pV=nRT可見即ri=

xi理想氣體的體積分數(shù)與其摩爾分數(shù)相等。所以混合氣體的成分計算數(shù)值只有兩個。xi

、gi的換算關系

即四、混合氣體的平均摩爾質量和平均氣體常數(shù)。上述公式中出現(xiàn)的M和Rg稱為混合氣體的平均摩爾質量和平均氣體常數(shù)。1、根據(jù)體積分數(shù)或摩爾分數(shù)計算2、根據(jù)質量分數(shù)計算五、分壓力的確定對于混合氣體中的任一組分分別用分壓力和分容積表示:pVi=miRgiTpiV=miRgiT可見：pVi=piV因此：六、混合氣體的熱容混合氣體溫度升高1K需要的熱量等于各組元分別升高1K需要的熱量之和。所以

練習：已知干空氣的體積分數(shù)為rO2=0.21,rN2=0.7807，rAr=0.0093，求：1）干空氣的平均摩爾質量和平均氣體常數(shù)，2）組成氣體的質量分數(shù)解：氧、氮、氬的分子量分別為32.00、28.013、39.948。1）先求平均摩爾質量平均氣體常數(shù)2）質量分數(shù)求解§6-2濕空氣的性質

自然界存在的空氣都是含水蒸汽的濕空氣。完全不含水蒸氣的空氣稱為干空氣。濕空氣由于水蒸汽分壓力很低，比容大、含量少，也可看作理想氣體。因此濕空氣可看作是理想混合氣體，可用理想氣體狀態(tài)方程描述。我們把自然界中具有體積的東西都稱為物質。空氣也可以說是其中的一種?？諝馀c其他物質相比，最大的不同之處是分子與分子之間的距離較大，因而細小的水分子完全可以自由出入。這一距離，因壓力和溫度的不同，能夠發(fā)生較大的變化。溫度升高溫度降低1、總壓力與分壓力根據(jù)道爾頓分壓定律其中：下標v代表水蒸氣；a代表干空氣暖通空調中處理的濕空氣通常為大氣，所以：水蒸氣分壓力的大小代表濕空氣中水蒸氣含量的多少。一、濕空氣的總壓力和分壓力飽和蒸汽

1)未飽和濕空氣2、濕空氣的分類過熱蒸汽水蒸氣干空氣＋過熱水蒸氣pv<ps(T)

Tspvps加入水蒸氣，pv2)飽和濕空氣干空氣＋飽和水蒸氣pv＝ps(T)

Tsps未飽和濕空氣：干空氣+過熱水蒸氣（pv）

飽和濕空氣：干空氣+飽和水蒸氣（ps）通常情況下的空氣處于未飽和濕空氣狀態(tài)，其中水蒸氣處于過熱狀態(tài)，具有一定的吸收水蒸氣的能力。一定條件下，兩種狀態(tài)可以進行轉化。噴水室表冷器如：a點為過熱蒸汽，一定條件時可轉化為飽和蒸汽。a-b表示定溫加濕過程。a-c表示定壓冷卻過程。同樣：如將飽和濕空氣加熱可轉化為未飽和濕空氣。ppsctdvbapvtd濕空氣中水蒸汽的p–v圖3、露點溫度10℃時，1kg干空氣中能夠進入5g的水分；1℃時，1kg干空氣中能夠進入4g的水分；原來5g的水分中有1g變成了水滴，開始發(fā)生冷凝現(xiàn)象時的空氣溫度稱為露點溫度。定義：未飽和濕空氣在定壓下冷卻到飽和狀態(tài)對應的溫度，即水蒸氣分壓力對應的飽和溫度，用Td表示。分析：1）若達到飽和之后繼續(xù)冷卻，會由蒸汽凝結為水，形成凝露現(xiàn)象。2）判斷何時出現(xiàn)凝露現(xiàn)象

當空氣溫度變化到低于露點溫度時，即t<td時，會出現(xiàn)凝露。例題：已知濕空氣的溫度為30°C，其中水蒸氣的分壓力為pv=2336.8Pa，確定其露點溫度。解：查表當分壓力為pv=2336.8Pa時，對應的飽和溫度為20°C，即露點溫度td

。二、濕空氣的折合分子質量、折合氣體常數(shù)濕空氣的平均分子量可按混合氣體的容積成分或摩爾成分進行計算：可見：濕空氣的分子量M隨水蒸汽分壓力pv的增大而減小，且始終小于干空氣的分子量。濕空氣的氣體常數(shù)：水分子混雜狀態(tài)的衡量--濕度如何衡量電車載人的情況？體育比賽成績的表述？多少秒跑完100米8人中位居第二表示空氣中含有多少水分，也有兩種表示方法：一定單位的空氣中含有多少水量把空氣作為水的容器，溶入空氣中的水量占全體可溶入量的百分之多少三、絕對濕度、相對濕度、含濕量濕度指濕空氣中水蒸氣的含量。絕對濕度：每立方米體積的濕空氣中含有的水蒸氣的質量。相對濕度：同溫度條件下，正常狀態(tài)下空氣中水分的含有量與飽和狀態(tài)下水分的含有量的比值。含濕量：在含有1kg干空氣的濕空氣中，所含水蒸汽的質量。工程中對濕空氣的處理，其中干空氣的量是不變的。以干空氣質量為基準的含濕量的概念，有利于對濕空氣過程的分析與計算。1、相對濕度：濕空氣的絕對濕度與同溫度下飽和濕空氣的絕對濕度之比，用符號來表示。反映濕空氣接近飽和的程度。由理想氣體狀態(tài)方程：2、含濕量定義：在含有1kg干空氣的濕空氣中，所含水蒸汽的質量。用d表示。單位：g/kg（干空氣）根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程將代入，則可見：當大氣壓力B一定時，含濕量d是水蒸汽分壓力pv的函數(shù)。上式也可表示為：分析：1）在一定溫度下，水蒸汽分壓力pv越大，則水蒸汽含量越多，也越接近飽和濕空氣。2）相對濕度

的取值范圍0?1。=0為干空氣，

=1為飽和濕空氣。3）相對濕度反映了濕空氣的干濕程度或吸收水蒸汽的能力。越小，空氣越干燥，吸濕能力越強。

例題：已知濕空氣的溫度為30°C，其中水蒸氣的分壓力為pv=2336.8Pa，確定其相對濕度和含濕量。(pb=0.1013MPa)解：查表當溫度為30°C時，水蒸氣的飽和分壓力為ps=4142.7Pa相對濕度

=pv/ps=2336.8/4142.7=0.56=56%d=622*2336.8/(101300-2336.8)=14.69g/kg(干空氣)四、濕空氣的密度：可見：在同溫同壓下，濕空氣的密度總是小于干空氣的密度。隨空氣相對濕度的增大，濕空氣的密度將減小五、濕空氣的焓濕空氣的焓是以1kg干空氣為基準的，是1kg干空氣的焓與dkg水蒸汽的焓之和：將干空氣和水蒸氣的比熱容作為常數(shù)，則：干空氣的焓水蒸汽的焓濕空氣焓的計算式：

單位：kJ/kg（干空氣）六、干球溫度與濕球溫度濕球溫度是熱濕交換達到平衡后濕球溫度計的讀數(shù)。濕球溫度等于或低于干球溫度意義：干濕球溫度的差值反映了空氣相對濕度的大小本節(jié)內容重點：飽和濕空氣與未飽和濕空氣的關系相對濕度含濕量露點溫度已知室內空氣相對濕度為50%,溫度為20°C，大氣壓為0.1013MPa,求濕空氣的露點溫度、含濕量、密度、比焓、和平均氣體常數(shù)?！?-3、濕空氣的焓濕圖一、焓濕圖的結構二、焓濕圖的簡單應用一.濕空氣的焓濕圖

焓濕圖是在不同的大氣壓力B下，縱坐標是其焓值，橫坐標是含濕量值所構成的圖。說明：縱橫坐標軸之間夾角為135度。飽和曲線將圖分為兩個區(qū)域：未飽和空氣區(qū)和霧狀區(qū)，空氣處理過程通常在未飽和空氣區(qū)。等焓線1.d2.等溫線等相對濕度線3.5.4.等濕線熱濕比線0102030500030002000100006000-2000

二、焓濕圖的應用（一）確定空氣的狀態(tài)參數(shù)確定狀態(tài)需要知道h、d（pV）、t、之中的兩個。（二）確定空氣的濕球溫度（三）確定空氣的露點溫度（一）確定空氣的狀態(tài)參數(shù)例：B=101325pa，t=29℃，=60%，確定其焓值。練習：B=101325pa，t=25℃，=60%，確定其焓值和含濕量。（二）確定空氣的濕球溫度“等焓查濕”：濕紗布周圍,某狀態(tài)A的空氣流經紗布熱濕交換后飽和。空氣失去顯熱，得到潛熱，焓相等，故h-d圖上是過A點的等焓過程，與=100%飽和線交點的溫度即為狀態(tài)A空氣的濕球溫度。AdAtsBh狀態(tài)A的濕球溫度AdAtstaBh

已知干、濕球溫度確定空氣狀態(tài)

練習[1]：查h-d圖t=25℃,=55%濕空氣的濕球溫度練習[2]：某狀態(tài)空氣的干球溫度t=20℃,濕球溫度ts=15℃，試在h-d圖上確定空氣狀態(tài)點及、d、h（三）確定空氣的露點溫度露點溫度tl：能使空氣開始結露的臨界溫度。日常生活應用：

（1）冬天室外溫度較低時，玻璃窗上有凝結水（2）秋天早晨有時草葉上有露水結論：結露與否取決于表面溫度和空氣露點溫度之間的關系。（表面溫度低于露點溫度會結露）露點溫度在h-d圖上的表示空氣沿等含濕量線冷卻，最終達到飽和時所對應的溫度練習：已知某狀態(tài)空氣t=15℃，=60%，試查出tlAdAt